(57)【要約】【課題】  位相構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの保護層厚みの差による球面収差等を補正でき、４００ｎｍ近傍、６５０ｎｍ近傍、７８０ｎｍ近傍の何れの波長領域においても高い光利用効率が得られ、更には、高密度光ディスクに対する設計性能に優れる対物光学系、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置を提供する。【解決手段】  本発明の対物光学系は収差補正素子と対物レンズとから構成される。また、収差補正素子はベースレンズと樹脂層を積層して構成され、その境界面には回折構造が形成される。そして、ベースレンズのｄ線におけるアッベ数と樹脂層のｄ線におけるアッベ数の差Δνｄが以下の式を満たし、ベースレンズの第１波長λ１における屈折率と樹脂層の第１波長λ１における屈折率の差Δｎ１が以下の式を満たす。２０＜｜Δνｄ｜＜４０、｜Δｎ１｜＞０．０２【選択図】図２
2006012393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第３光源から射出される第３波長λ３（＞λ１）の第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ１）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられる対物光学系であって、
前記対物光学系は、収差補正素子と、該収差補正素子を通過した前記第１光束及び前記第３光束を、それぞれ、前記第１光ディスク及び前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物レンズとから構成され、
前記収差補正素子は、ベースレンズと該ベースレンズの表面に樹脂層を積層した構成を有し、前記ベースレンズと前記樹脂層の境界面には輪帯状の段差を有する第１の回折構造が形成され、前記第１の回折構造の巨視的な湾曲であるベースカーブが非球面、又は球面に構成され、前記ベースレンズのｄ線におけるアッベ数と前記樹脂層のｄ線におけるアッベ数の差Δνｄが以下の（１）式を満たすとともに、前記ベースレンズの前記第１波長λ１における屈折率と前記樹脂層の前記第１波長λ１における屈折率の差Δｎ１が以下の（２）式を満たすことを特徴とする対物光学系。
２０＜｜Δνｄ｜＜４０ （１）
｜Δｎ１｜＞０．０２ （２）
【請求項２】
前記ピックアップ装置が、更に、第２光源から射出される第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする請求項１に記載の対物光学系。
【請求項３】
前記ベースカーブは、近軸曲率半径により表現される球面からの光軸に沿った距離である非球面変形量が、光軸から離れるに従い大きくなる非球面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の対物光学系。
【請求項４】
前記境界面とは反対側の前記樹脂層の光学面は、前記ベースカーブと略同形状の非球面であることを特徴とする請求項３に記載の対物光学系。
【請求項５】
前記第１の回折構造の前記第１波長λ１における近軸回折パワーＰＤと、前記収差補正素子全系の前記第１波長λ1における近軸屈折パワーＰＲＴが以下の（３）式及び（４）式を満たすことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の対物光学系。
ＰＤ・ＰＲＴ＜０ （３）
０．９＜｜ＰＤ・ＰＲＴ｜＜１．１（４）
【請求項６】
前記ベースレンズの前記第２波長λ２における屈折率と前記樹脂層の前記第２波長λ２における屈折率の差Δｎ２と、前記樹脂層の前記第３波長λ３における屈折率の差Δｎ３が以下の（５）式乃至（７）式を満たすとともに、前記第１の回折構造は負の近軸回折パワーを有することを特徴とする請求項２に記載の対物光学系。
１．２＜｜Δｎ２｜／｜Δｎ１｜＜２．２ （５）
１．４＜｜Δｎ３｜／｜Δｎ１｜＜２．４ （６）
１．０＜｜Δｎ３｜／｜Δｎ２｜＜２．０ （７）
【請求項７】
前記回折構造は、前記ｔ１と前記ｔ３の差に起因する球面収差を補正することを特徴とする請求項６に記載の対物光学系。
【請求項８】
前記第１の回折構造は、前記ｔ１と前記ｔ２の差に起因する球面収差、又は前記第１波長λ１と前記第２波長λ２の差に起因する球面収差を補正することを特徴とする請求項６又は７に記載の対物光学系。
【請求項９】
前記ベースレンズの光学面のうち、前記境界面とは反対側の光学面に位相構造が形成されたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の対物光学系。
【請求項１０】
前記ベースレンズの光学面のうち、前記境界面とは反対側の光学面に位相構造が形成され、前記位相構造は、前記第１光束及び前記第３光束を回折せず、前記第２光束を選択的に回折させる特性を有し、前記位相構造により前記ｔ１と前記ｔ２の差に起因する球面収差、又は前記第１波長λ１と前記第２波長λ２の差に起因する球面収差の補正を行うとともに、前記第１の回折構造により前記ｔ１と前記ｔ３の差に起因する球面収差の補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の対物光学系。
【請求項１１】
前記ベースレンズ及び前記樹脂層のうち、前記ｄ線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に第２の回折構造が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の対物光学系。
【請求項１２】
前記ディスク側に配置された対物光学素子は、ｄ線のアッベ数νｄが以下の式（８）を満たし、前記対物光学素子の表面には第２の回折構造が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の対物光学系。
４０≦νｄ≦７０ （８）
【請求項１３】
前記第２の回折構造は断面が複数の階段形状の回折構造であり、波長に応じて光を選択的に回折又は透過することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の対物光学系。
【請求項１４】
前記第２の回折構造はブレーズ型回折構造であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の対物光学系。
【請求項１５】
以下の（９）式を満たすことを特徴とする請求項１１乃至１４の何れか一項に記載の対物光学系。
０．９×ｔ１≦ｔ２≦１．１×ｔ１（９）
【請求項１６】
前記樹脂層は紫外線硬化樹脂であることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記載の対物光学系。
【請求項１７】
前記ベースレンズはモールド成形により製造されたことを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載の対物光学系。
【請求項１８】
前記ベースレンズは樹脂製であることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載の対物光学系。
【請求項１９】
以下の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至１８の何れか一項に記載の対物光学系。
α×λ１＝λ３
Ｋ１−０．１≦α≦Ｋ１＋０．１
但し、Ｋ１：自然数
【請求項２０】
前記対物レンズは、前記ｔ１と前記第１波長λ１との組合せに対して球面収差補正が最適化されたことを特徴とする請求項１乃至１９の何れか一項に記載の対物光学系。
【請求項２１】
請求項１乃至２０の何れか一項に記載の対物光学系を搭載したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物光学系、光ピックアップ装置、及び光ディスクドライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、青紫色レーザ光源を使用することで記録密度を高めた高密度光ディスク、ＤＶＤ（赤色レーザ光源を使用）、及びＣＤ（赤外レーザ光源を使用）とに対して互換性を有する光ピックアップ装置及びこのような光ピックアップ装置に用いられる光学素子が知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【特許文献１】特開２００４−０７９１４６号公報
【特許文献２】特開２００２−２９８４２２号公報
【特許文献３】特開２００３−２０７７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の数値実施例７には、対物レンズの表面上に、青紫色レーザ光束では２次回折光を発生させ、赤色レーザ光束と赤外レーザ光束では１次回折光を発生させるような回折構造を設けて、この回折構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤの保護層厚みの差による球面収差を補正し、更に、ＣＤに対する情報の記録／再生時には発散光束を対物レンズに入射させることで、高密度光ディスクとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する対物レンズが開示されている。
この対物レンズでは、何れの波長領域においても回折効率を高く確保できるものの、ＣＤに対する情報の記録／再生時において、赤外レーザ光束の発散度合いが強くなりすぎて、対物レンズがトラッキングした際のコマ収差発生が大きくなりすぎるため、ＣＤに対して良好な記録／再生特性が得られない、という課題がある。
【０００４】
また、特許文献２の数値実施例３には、対物レンズの表面上に、青紫色レーザ光束では３次回折光を発生させ、赤色レーザ光束と赤外レーザ光束では２次回折光を発生させるような回折構造を設けて、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正した対物レンズが開示されている。
この対物レンズでは、回折構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤの保護層厚みの差による球面収差、更には、高密度光ディスクとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差が補正可能であるものの、青紫色レーザ光束の３次回折光の回折効率と、赤外レーザ光束の２次回折光の回折効率が７０％程度と低いため、光ディスクに対する記録／再生速度の高速化に対応できない、光検出器での検出信号のＳ／Ｎ比が低いため良好な記録／再生特性が得られない、レーザ光源に印加する電圧が高くなるためレーザ光源の寿命が短くなる、という課題がある。
【０００５】
特許文献１に記載の対物レンズにおいて、回折構造により高密度光ディスクとＣＤの保護層厚みの差による球面収差を補正できない理由、或いは、特許文献２に記載の対物レンズにおいて、青紫波長領域の３次回折光の回折効率と、赤外波長領域の２次回折光の回折効率が低くなってしまう理由として、高密度光ディスクに使用する青紫色レーザ光源の波長に対して、ＣＤに使用する赤外レーザ光源の波長が略２倍であるために、回折構造により発生する回折光の青紫色レーザ光束と赤外レーザ光束とに対する球面収差補正効果と、回折光の回折効率が互いにトレードオフの関係にあることが挙げられる。
即ち、青紫色レーザ光束の回折光の回折効率と、赤外レーザ光束の回折光の回折効率を共に高く確保した場合に相当する特許文献１の数値実施例７の対物レンズでは、青紫色レーザ光束の回折光の回折角と赤外レーザ光束の回折光の回折角とが略一致してしまうので、回折構造により高密度光ディスクとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正できないことになる。
【０００６】
一方、青紫色レーザ光束の回折光の回折角と赤外レーザ光束の回折光の回折角とに差を持たせた場合に相当する特許文献２の数値実施例３の対物レンズでは、青紫色レーザ光束の回折光の回折効率と赤外レーザ光束の回折効率とが共に低くなってしまうことになる。
尚、特許文献１及び２に記載されている回折構造だけでなく、特許文献３に記載されているような位相補正器（本明細書中では、光路差付与構造という）を使用する技術においても、回折構造と同じように、光路差付与構造による青紫色レーザ光束と赤外レーザ光束とに対する球面収差補正効果と、光路差付与構造の透過率は、互いにトレードオフの関係にある。
【０００７】
また、一般的に、光学素子に要求される波面収差精度は、波長が短くなり、開口数が大きくなるほど厳しくなる。
例えば、開口数０．８５、波長４０５ｎｍの高密度光ディスク用の対物レンズと、開口数０．６、波長６５５ｎｍのＤＶＤ用の対物レンズにおいて、同じ面精度誤差が球面収差に及ぼす影響を見積もると、（６５５／４０５）・（０．８５／０．６）４＝６．５倍となるため、高密度光ディスク用の対物レンズはＤＶＤ用の対物レンズと比較して、６．５倍厳しい面精度を維持しながら製造しなければならない。
【０００８】
このように、波長が短くなり、開口数が大きくなるほど、光学素子の性能を出すのは難しくなるため、複数種類の光ディスクに対して互換性を有する光ピックアップ装置用の対物レンズの設計では、一般的に、複数の波長の光束に対する設計性能のうち、最も短い波長の光束に対する性能を優先して設計する必要がある。ここでいう設計性能とは、例えば、球面収差や軸外光束が入射したときに発生するコマ収差である。
【０００９】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、回折構造を含む位相構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの保護層厚みの差による球面収差、或いは、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの使用波長の差による球面収差を良好に補正することができるとともに、４００ｎｍ近傍の青紫色波長領域と、６５０ｎｍ近傍の赤色波長領域と、７８０ｎｍ近傍の赤外波長領域との何れの波長領域においても高い光利用効率が得ることができ、更には、高密度光ディスクに対する設計性能に優れる対物光学系、この対物光学系を使用した光ピックアップ装置、及び、この光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第３光源から射出される第３波長λ３（＞λ１）の第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ１）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられる対物光学系であって、
前記対物光学系は、収差補正素子と、該収差補正素子を通過した前記第１光束及び前記第３光束を、それぞれ、前記第１光ディスク及び前記第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための対物レンズとから構成され、
前記収差補正素子は、ベースレンズと該ベースレンズの表面に樹脂層を積層した構成を有し、前記ベースレンズと前記樹脂層の境界面には輪帯状の段差を有する第１の回折構造が形成され、前記第１の回折構造の巨視的な湾曲であるベースカーブが非球面、又は球面に構成され、前記ベースレンズのｄ線におけるアッベ数と前記樹脂層のｄ線におけるアッベ数の差Δνｄが以下の（１）式を満たすとともに、前記ベースレンズの前記第１波長λ１における屈折率と前記樹脂層の前記第１波長λ１における屈折率の差Δｎ１が以下の（２）式を満たすことを特徴とする。
２０＜｜Δνｄ｜＜４０ （１）
｜Δｎ１｜＞０．０２ （２）
【００１１】
前記第１の態様のように、（１）式を満たすようなアッベ数の差を有するベースレンズと樹脂層を積層し、その境界面に回折構造を形成することで、従来技術では困難であった青紫色レーザ光束（第１光束）と赤外レーザ光束（第３光束）の球面収差補正効果と透過率確保の両立ができる。また、ベースレンズと樹脂層とに第１波長λ１において、（２）式を満たすような屈折率の差を持たせることで各輪帯の光軸に沿った段差を小さくすることができ、回折構造の製造が容易となる。また、ベースカーブが平面とされた回折構造では球面収差の補正と正弦条件の補正との両立が困難であるが、ベースカーブを非球面、又は球面に構成することで、収差補正素子の第１光束に対する球面収差の補正と正弦条件の補正との両立が可能となり、第１光束に対する設計性能を向上できる。
ここでいう「ベースカーブ」とは、後述する図２において点線で示したように、第１の回折構造の各鋸歯の頂点を結んだ包絡線を指し、この包絡線が第１の回折構造の巨視的な湾曲を表す。
また、前記第１の態様の対物光学系は、前記ピックアップ装置が、更に、第２光源から射出される第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う場合に有効に用いられる。
【００１２】
尚、本明細書においては、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用し保護層厚さが０．１ｍｍであるブルーレイディスクや、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズを使用し保護層厚さが０．６ｍｍであるＨＤ  ＤＶＤの如き、青紫色レーザ光源を使用する光ディスクを総称して「高密度光ディスク」といい、「ＨＤ」で略記する。上述したブルーレイディスクやＨＤ  ＤＶＤ以外にも、光磁気ディスクや、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さがゼロの光ディスクも高密度光ディスクに含むものとする。
また、本明細書においては、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）とは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列の光ディスクの総称であり、ＣＤ（コンパクトディスク）とは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列の光ディスクの総称である。
【００１３】
また、本明細書において、「対物レンズ」とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を、光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する集光レンズを指す。
更に、本明細書において、「対物光学系」とは、上述の集光レンズと、この集光レンズと一体となってアクチュエータによりトラッキング及びフォーカシングを行う収差補正素子とから構成される光学系を指す。ここでいう収差補正素子は、１つのレンズ群から構成されていても良いし、２つ以上のレンズ群から構成されていても良い。
本明細書において、「回折構造の巨視的な湾曲であるベースカーブが非球面という場合、非球面とは、平面を除いた形状を意味する。
【００１４】
前記第１の態様の対物光学系においては、前記ベースカーブは、近軸曲率半径により表現される球面からの光軸に沿った距離である非球面変形量が、光軸から離れるに従い大きくなる非球面であることが好ましい。
【００１５】
ベースカーブが近軸曲率半径により表現される球面からの光軸に沿った距離である非球面変形量が、光軸から離れるに従って大きくなる非球面であると、収差補正素子の第１光束に対する球面収差の補正と正弦条件の補正をより一層良好に行うことが可能となる。
尚、ここでいう「非球面変形量」とは、ベースカーブの非球面形状を後述する[非球面表現式]で表現した場合に、以下の（１０）式で表されるものである。
Δｚ＝｜ｚ｜−｜[（ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（ｙ／Ｒ）２｝］]｜ （１０）
ここで、ｚは、面頂点に接する平面と非球面との光軸に沿った方向の距離を表す非球面形状（ｍｍ）であり、｛  ｝内は、面頂点に接する平面と近軸曲率半径により表現される球面との光軸に沿った方向の距離を表す球面形状（ｍｍ）である。
従って、上記（１０）式で表現される非球面変形量が、「光軸から離れるに従って大きくなる」とは、ｙ（光軸からの距離）の増大に伴ってΔｚが漸近して大きくなることを指す。
【００１６】
前記第１の態様の対物光学系において、前記境界面とは反対側の前記樹脂層の光学面は、前記ベースカーブと略同形状の非球面であることが好ましい。
【００１７】
境界面とは反対側の樹脂層の光学面も、ベースカーブと略同形状の非球面とすることで更に第１光束に対する設計性能を向上できる。
ここでいう「ベースカーブと略同形状の非球面」とは、樹脂層側のベースカーブの非球面形状ｚ１（ｍｍ）と、境界面とは反対側の樹脂層の光学面の非球面形状ｚ２（ｍｍ）を後述する[非球面表現式]で表現した場合に、有効半径内の任意のｙ（光軸からの距離）において、以下の（１１）式を満たすことを指す。
０≦｜ｚ１−ｚ２｜≦０．０５ （１１）
【００１８】
前記第１の態様の対物光学系において、前記第１の回折構造の前記第１波長λ１における近軸回折パワーＰＤと、前記収差補正素子全系の前記第１波長λ1における近軸屈折パワーＰＲＴが以下の（３）式及び（４）式を満たすことが好ましい。
ＰＤ・ＰＲＴ＜０ （３）
０．９＜｜ＰＤ・ＰＲＴ｜＜１．１（４）
【００１９】
前記（３）式及び（４）式を満たすことで、前記第１の回折構造における回折による収束（発散）作用と、境界面とは反対側の樹脂層の光学面の屈折による発散（収束）作用を打ち消すことができ、収差補正素子に平行光束の状態で入射する第１光束を、収差補正素子から平行光束の状態で射出させることができる。このとき、樹脂層をベースレンズの軸上厚さに対して十分薄く積層することで、収差補正素子に入射する第１光束の光束径と、収差補正素子から射出される第１光束の光束径との差を小さくできる。
ここでいう「第１波長λ１における近軸回折パワーＰＤ」とは、前記第１の回折構造により第１光束に付加される光路差を後述する光路差関数φで表現した場合に、以下の（１２）式で定義される。尚、λＢは前記第１の回折構造の製造波長であり、Ｂ２は２次の回折面係数である。
ＰＤ＝−２×λ／λＢ×Ｍ×Ｂ２（１２）
【００２０】
前記第１の態様の対物光学系において、前記ベースレンズの前記第２波長λ２における屈折率と前記樹脂層の前記第２波長λ２における屈折率の差Δｎ２と前記樹脂層の前記第３波長λ３における屈折率の差Δｎ３が以下の（５）式乃至（７）式を満たすとともに、前記第１の回折構造は負の近軸回折パワーを有することが好ましい。
１．２＜｜Δｎ２｜／｜Δｎ１｜＜２．２ （５）
１．４＜｜Δｎ３｜／｜Δｎ１｜＜２．４ （６）
１．０＜｜Δｎ３｜／｜Δｎ２｜＜２．０ （７）
【００２１】
前記（５）式乃至（７）式は、各波長に対して同一次数の回折光を発生させるとともに、各波長の回折効率を確保するための条件である。このとき、前記第１の回折構造の近軸回折パワーを負とすることで、長い波長程、発散度合いが強くなって対物レンズに入射させることが可能となるので、保護層の厚い第２光ディスクや第３光ディスクに対する作動距離を大きく確保することができる。
尚、本発明による対物光学系の収差補正素子では、ベースレンズと樹脂層との各波長における屈折率の差を適切に設定することにより、境界面の第１の回折構造において各波長の光束に対して様々な回折次数の回折光を発生させることが可能であるが、微小な波長変化に伴う回折効率の低下を小さく抑えるためには、何れの波長の光束に対しても１次回折光が発生するようにベースレンズと樹脂層との各波長における屈折率の差を設定するのが好ましい。
一般的に、回折構造に波長λの光束が入射した場合、様々な回折次数の回折光が発生するが回折構造の段差を適切に設定することで特定の回折次数の回折光の回折効率を極端に高めることが可能である。本明細書において、「回折構造においてＭ次回折光が発生する」とは、回折構造で発生する様々な回折次数の回折光のうちＭ次回折光の回折効率が最大となるように段差が設定されていることを指す。
（５）式乃至（７）式を満たすことにより、ｔ１とｔ３の差に起因する球面収差を補正することが可能であり、ブルーレイディスクやＨＤ  ＤＶＤなどに代表される高密度光ディスクとＣＤとの互換を達成できる。
【００２２】
前記第１の態様の対物光学系において、前記第１の回折構造は、前記ｔ１と前記ｔ３の差に起因する球面収差を補正することを特徴とする。
【００２３】
尚、第１光束と第３光束に対する回折効率を高く確保しつつ、ｔ１とｔ３の差に起因する球面収差を補正するためには、対物光学系に対して第３光束を弱い発散光束として入射させる構成とするのが好ましい。更に、各波長の光束に対して同一次数の回折光が発生するように段差を設定すれば、対物光学系に入射する第３光束の発散度合いが強くなり過ぎない。従って、対物光学系がトラッキング駆動した際のコマ収差の発生量が十分小さく、良好なトラッキング特性を維持できる。
【００２４】
また前記対物光学系において、前記第１の回折構造は、前記ｔ１と前記ｔ２の差に起因する球面収差、又は前記第１波長λ１と前記第２波長λ２の差に起因する球面収差を補正することが更に好ましい。
【００２５】
ｔ１とｔ２の差に起因する球面収差、又は第１波長λ１と前記波長λ２の差に起因する球面収差を補正することが可能であり、高密度光ディスクとＤＶＤとの互換も同時に達成できる。
【００２６】
上述の対物光学系において、前記ベースレンズの光学面のうち、前記境界面とは反対側の光学面に位相構造が形成されることも好ましい形態の１つである。
【００２７】
ベースレンズの光学面のうち、境界面とは反対側の光学面に位相構造を形成することで、対物光学系のそれぞれの光束に対する集光特性をより良好なものにすることができる。この位相構造は回折構造であっても良いし、光路差付与構造であっても良い。また、位相構造により補正する収差は、例えば、第１波長λ１の微小変化に伴う色収差であっても良いし、温度変化に伴う対物レンズの屈折率変化により発生する球面収差であっても良い。
【００２８】
上述の対物光学系において、前記位相構造は、前記第１光束及び前記第３光束を回折せず、前記第２光束を選択的に回折させる特性を有し、前記位相構造により前記ｔ１と前記ｔ２の差に起因する球面収差、又は前記第１波長λ１と前記第２波長λ２の差に起因する球面収差の補正を行うとともに、前記第１の回折構造により前記ｔ１と前記ｔ３の差に起因する球面収差の補正を行うことが好ましい形態である。
【００２９】
一つの回折構造では、互いに波長が異なる２つの光束に対する球面収差しか補正することができないため、本発明の対物光学系のように互いに波長が異なる３つの光束に対して共用される対物光学系では、回折作用のみで３つの光束に対する球面収差を補正することはできない。その結果、収差補正素子が１つの回折構造しか有さない場合には、回折作用では補正しきれない球面収差を補正するために、残りの１つの光束の倍率が一意に決まってしまうため、光ピックアップ装置の設計自由度が失われる。
そこで、上述のように、位相構造に前記第１光束及び前記第３光束を回折せず、前記第２光束を選択的に回折させる特性を持たせることで、ｔ１とｔ２の差に起因する球面収差、又は第１波長λ１と第２波長λ２の差に起因する球面収差の補正を行い、かつ、境界面に形成した第１の回折構造によりｔ１とｔ３の差に起因する球面収差の補正を行うことで、各波長の光束に対して高い回折効率を確保しつつ、各波長の光束の球面収差を同一の倍率で補正することが可能となる。
【００３０】
上述の対物光学系において、前記ベースレンズ及び前記樹脂層のうち、前記ｄ線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に第２の回折構造が形成されていることが好ましい形態の１つである。
【００３１】
前記第２の回折構造が、ベースレンズ及び樹脂層のうちｄ線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に形成されているので、第１光束、第２光束、第３光束のぞれぞれの波長λ１，λ２，λ３に対する回折効率を高めることができる。
【００３２】
また上述の対物光学系において、
前記ディスク側に配置された対物光学素子は、ｄ線のアッベ数νｄが以下の式（８）を満たし、前記対物光学素子の表面には第２の回折構造が形成されていることを特徴とする。
４０≦νｄ≦７０ （８）
【００３３】
ディスク側に配置された対物光学素子におけるｄ線のアッベ数νｄが上記の式（８）を満たし、前記対物光学素子の表面には第２の回折構造が形成されていれば、第１光束、第２光束、第３光束のぞれぞれの波長λ１，λ２，λ３に対する回折効率を高めることができる。
【００３４】
上述の対物光学系において、前記第２の回折構造が断面が複数の階段形状の回折構造であり、波長に応じて光を選択的に回折又は透過することが好ましい形態の１つである。
【００３５】
前記第２の回折構造が断面が複数の階段形状の回折構造（波長選択型回折構造）であり、波長に応じて光を選択的に回折又は透過するので、例えば、第１波長λ１の第１光束には位相差を与えず、回折させずにそのまま透過させ、第２波長λ２の第２光束、第３波長λ３の第３光束には位相差を与えることで回折させることも可能である。所定の波長の光束のみに位相差を与えることができれば、ＤＶＤの光にのみ回折作用を付与することができ、請求項１の構成では残留してしまうＤＶＤの球面収差が補正できる。
【００３６】
請求項１４記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の対物光学系において、
前記第２の回折構造はブレーズ型回折構造であることを特徴とする。
【００３７】
ここで、ブレーズ型回折構造とは、光軸を含む断面形状が鋸歯状に形成される構造である。前記第２の回折構造がブレーズ型回折構造であると、色収差補正に効果的である。色補正とは波長変化に対して対物レンズの集光位置が変化しないことである。ピックアップ装置に用いるレーザにはモードホップ現象があり、その急激な波長変化に対物レンズのアクチュエータが追いつかずにデフォーカス状態となってしまう。そこで、波長が変化しても対物レンズの集光位置が変化しない色補正を行うことが短波長のＢｌｕ−ｒａｙやＨＤ  ＤＶＤにおいては必要である。波長選択型回折構造を用いても色補正は可能であるが、ブレーズ型回折構造に比べて輪帯数が多くなることや、ＤＶＤ又はＣＤ光は透過するため、同時に色補正作用を与えることができないという点で適していない。
【００３８】
前述の対物光学系において、以下の（９）式を満たすことが好ましい。
０．９×ｔ１≦ｔ２≦１．１×ｔ１（９）
【００３９】
第２光ディスクの保護層の厚さｔ2の好ましい範囲を規定するものである。この厚さｔ２がこの範囲に収まっていれば、ＨＤ  ＤＶＤとＤＶＤとの組み合わせのように波長のみが異なることで生じる球面収差を補正するだけなので、回折ピッチを大きくすることができ、加工性を高めることができる。
【００４０】
上述の対物光学系において、前記樹脂層は紫外線硬化樹脂であることが好ましい形態の１つである。
【００４１】
上述の対物光学系において、前記ベースレンズはモールド成形により製造されたことが好ましい形態の１つである。
【００４２】
ベースレンズ上に光学樹脂を積層する方法として、回折構造をその表面上に形成した光学ガラスを金型として、そのベースレンズ上に光学樹脂を成形することで積層させる方法（所謂、インサート成形）でもよいが、回折構造をその表面上に形成したベースレンズ上に紫外線硬化樹脂を積層させた後、紫外線を照射することで硬化させる方法が製造上適している。
【００４３】
また、回折構造をその表面上に形成したベースレンズを作製する方法として、フォトリソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して、ベースレンズ基板上に直接回折構造を形成する方法を用いてもよいが、回折構造を形成したモールド（金型）を作製して、そのモールドのレプリカとして表面に回折構造が形成されたベースレンズを得る、所謂モールド成形が大量生産には適している。尚、回折構造が形成されたモールドを作製する方法としては、フォトリソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して回折構造を形成する方法でもよいし、精密旋盤により回折構造を機械加工する方法でもよい。
【００４４】
上述の対物光学系において、前記ベースレンズが樹脂製であることも好ましい形態の１つである。
ベースレンズの材料としては、あらゆる光学ガラスや光学樹脂が適用可能であるが、回折構造や位相構造のような微細な構造を形状の誤差少なく形成するためには、溶融状態での粘性の小さい材料、つまり光学樹脂が適している。樹脂製のレンズはガラスレンズに対して低コスト、軽量である。特に収差補正素子を樹脂製として軽量化すると、光ディスクに対する情報の記録／再生時における、フォーカシングやトラッキング制御を行う駆動力が少なくてすむ。
【００４５】
また、上述の対物光学系において、以下の関係を満たすことが好ましい。
α×λ１＝λ３
Ｋ１−０．１≦α≦Ｋ１＋０．１（但しＫ１：自然数）
この関係からαは自然数に対して±０．１の範囲に収まることになる。つまりλ３はλ１のほぼ自然数倍となることになる。ここで、高感度光ディスクとＣＤとの波長の関係はほぼ自然数倍であるために、この関係を満たすことで本発明の効果を容易に奏することができる。
【００４６】
上述の対物光学系において、前記対物レンズは、前記ｔ１と前記第１波長λ１との組合せに対して球面収差補正が最適化されたことが好ましい。
【００４７】
対物レンズは、第１波長λ１と第１光ディスクの保護層の厚さｔ１に対して球面収差補正が最小となるように、その非球面形状が決定されているのが好ましい。第１波長λ１と第１保護層の厚さｔ１に対して球面収差補正が最小となるように、対物レンズの非球面形状を決定しておくことで、最も厳しい波面精度が要求される第１光束の集光性能を出しやすくなる。ここで、「対物レンズは、前記ｔ１と前記第１波長λ１との組み合わせに対して球面収差補正が最適化された」とは、対物レンズと第１光ディスクの保護層を介して第１光束を集光させた場合の波面収差が０．０５λ１ＲＭＳ以下であることをいうものとする。
【００４８】
本発明の第２の態様としては、上述の何れかの対物光学系を搭載したことを特徴とする光ピックアップ装置である。
前記第２の態様の光ピックアップ装置により得られる効果としては、上述の対物光学系における効果と同様である。
【００４９】
本発明の第３の態様としては、上述の光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置である。
前記第３の態様の光ディスクドライブ装置により得られる効果としては、上述の対物光学系及び光ピックアップ装置と同様である。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、境界面に形成した第１の回折構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの保護層厚みの差による球面収差、或いは、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの使用波長の差による球面収差を良好に補正することができるとともに、４００ｎｍ近傍の青紫色波長領域と、６５０ｎｍ近傍の赤色波長領域と、７８０ｎｍ近傍の赤外波長領域との何れの波長領域においても高い光利用効率が得ることができ、更には、高密度光ディスクに対する設計性能に優れる対物光学系、この対物光学系を使用した光ピックアップ装置、及び、この光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
[第１の実施の形態]
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図１を用いて本発明の実施形態に係る対物光学系ＯＵを用いた光ピックアップ装置ＰＵについて説明する。
図１は、高密度光ディスクＨＤとＤＶＤとＣＤとの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。ＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０５ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５５ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５０である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
【００５２】
光ピックアップ装置ＰＵは、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１，ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５５ｎｍの赤色レーザ光束（第２光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍの赤外レーザ光束（第３光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２とを一つのチップ上に形成したＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットＬＵ，ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の光検出器ＰＤ、収差補正素子ＳＡＣと、この収差補正素子ＳＡＣを透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた対物レンズＯＬとから構成された対物レンズユニットＯＵ（対物光学系）、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、近軸における屈折力が負である第１レンズＥＸＰ１と近軸における屈折力が正である第２レンズＥＸＰ２とから構成されたエキスパンダーレンズＥＸＰ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１コリメートレンズＣＯＬ１、第２コリメートレンズＣＯＬ２、第３コリメートレンズＣＯＬ３、情報記録面ＲＬ１，ＲＬ２及びＲＬ３からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズＳＥＮとから構成されている。尚、ＨＤ用の光源として、上述の青紫色半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。
【００５３】
光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図１において実線でその光線経路を描いたように、まず青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１コリメートレンズＣＯＬ１により平行光束に変換された後、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を通過し、第１レンズＥＸＰ１、第２レンズＥＸＰ２を透過することにより拡径された後、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物レンズユニットＯＵによってＨＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物レンズユニットＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。
【００５４】
情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズユニットＯＵ、第２レンズＥＸＰ２、第１レンズＥＸＰ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、第３コリメートレンズＣＯＬ３を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００５５】
また、光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、発光点ＥＰ１を発光させる。発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図１において破線でその光線経路を描いたように、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束に変換された後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第１レンズＥＸＰ１、第２レンズＥＸＰ２を透過することにより拡径され、対物レンズユニットＯＵによってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物レンズユニットＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。
【００５６】
情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズユニットＯＵ、第２レンズＥＸＰ２、第１レンズＥＸＰ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、第３コリメートレンズＣＯＬ３を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００５７】
また、光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第１レンズＥＸＰ１と第２レンズＥＸＰ２の間隔がＨＤに対する情報の記録／再生時によりも狭くなるように、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に第１レンズＥＸＰ１を駆動させた後、発光点ＥＰ２を発光させる。発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、図１において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第２コリメートレンズＣＯＬ２により緩い発散光束に変換された後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第１レンズＥＸＰ１、第２レンズＥＸＰ２を透過することにより拡径されるとともに発散光束に変換され、対物レンズユニットＯＵによってＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物レンズユニットＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。
【００５８】
情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズユニットＯＵ、第２レンズＥＸＰ２、第１レンズＥＸＰ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、第３コリメートレンズＣＯＬ３を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００５９】
本実施形態における対物レンズユニットＯＵは、図２に概略的に示すように、収差補正素子ＳＡＣと、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計された対物レンズＯＬが、鏡枠Ｂを介して同軸で一体化された構成を有する。具体的には、円筒状の鏡枠Ｂの一端に収差補正素子ＳＡＣを嵌合固定し、他端に対物レンズＯＬを嵌合固定して、これらを光軸Ｘに沿って同軸に一体化した構成となっている。
【００６０】
次に、収差補正素子ＳＡＣの構成とその収差補正の原理について説明する。図２に示すように、収差補正素子ＳＡＣは、ガラスレンズであるベースレンズＢＬとこのベースレンズＢＬの表面に紫外線硬化樹脂である樹脂層ＵＶを積層した構成を有しており、ベースレンズＢＬと樹脂層ＵＶの境界面には輪帯状の段差を有する回折構造ＤＯＥ１が形成されている。
【００６１】
アッベ数（分散）が互いに異なるベースレンズＢＬと樹脂層ＵＶの境界に形成された回折構造ＤＯＥ１の回折効率η（λ）は、一般的に、波長λと、この波長λにおけるベースレンズＢＬと樹脂層ＵＶとの屈折率の差Δｎ（λ）と、回折構造ＤＯＥ１の段差ｄと、回折次数Ｍ（λ）の関数として、以下の（１３）式で表される。
η（λ）＝ｓｉｎｃ2[［ｄ・Δｎ（λ）／λ］−Ｍ（λ）] （１３）
但し、ｓｉｎｃ（Ｘ）＝ｓｉｎ（πＸ）／（πＸ）であり、η（λ）の値は、[ ]内が整数に近いほど１に近い値をとる。
【００６２】
ＨＤに使用する第１波長λ1における屈折率の差をΔｎ１、第１光束の回折光の回折次数をＭ１、ＤＶＤに使用する第２波長λ2における屈折率の差をΔｎ２、第２光束の回折光の回折次数をＭ２、ＣＤに使用する第３波長λ3における屈折率の差をΔｎ３、第３光束の回折光の回折次数をＭ３とすると、それぞれの波長における回折効率η（λ１）、η（λ２）、η（λ３）は、以下の（１４）乃至（１６）式で表される。
η（λ１）＝ｓｉｎｃ２[［ｄ・Δｎ１／λ１］−Ｍ１] （１４）
η（λ２）＝ｓｉｎｃ２[［ｄ・Δｎ２／λ２］−Ｍ２] （１５）
η（λ３）＝ｓｉｎｃ２[［ｄ・Δｎ３／λ３］−Ｍ３] （１６）
各々の波長において回折効率を高く確保するためには、（１４）式乃至（１６）式の、それぞれの[ ]内が整数に近い値となるように、屈折率の差Δｎｉ（ｉは１、２、３の何れか）を有する（つまりアッベ数の差Δνｄを有する）ベースレンズＢＬ及び樹脂層ＵＶと、段差ｄと、回折次数Ｍｉ（ｉは１、２、３の何れか）を選べばよいことになる。
【００６３】
また、回折構造ＤＯＥ１の巨視的な湾曲であるベースカーブＢＣは非球面に構成され、上述したようにベースレンズＢＬのｄ線におけるアッベ数と樹脂層ＵＶのｄ線におけるアッベ数の差Δνｄが上記（１）式を満たすとともに、ベースレンズＢＬの第１波長λ１における屈折率と樹脂層ＵＶの第１波長λ１における屈折率の差Δｎ１が上記（２）式を満たすようになっている。
そして、ベースレンズＢＬの回折構造ＤＯＥ１が形成された面（以下、「第１回折面」という。）でＨＤとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差と、ＨＤとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差の両方を補正するようになっている。
【００６４】
具体的には、第１回折面は負の近軸回折パワー（光束を発散させる作用）を有しており、この第１回折面を通過する第１、第２及び第３光束は全て回折作用（発散作用）を受けるようになっている。
また、境界面と、境界面とは反対側の樹脂層ＵＶの光学面は正の近軸屈折パワー（光束を収束させる作用）を有している。
平行光束で収差補正素子ＳＡＣに入射する第１光束は、第１回折面で発散作用を受けるが、同時に境界面と、境界面とは反対側の樹脂層ＵＶの光学面の屈折作用により収束作用を受けることで、そのまま光線は曲がらずに直進する。即ち上記（３）、（４）式を満たすようになっている。
【００６５】
また、平行光束で収差補正素子ＳＡＣに入射する第２光束は、第１回折面で発散作用を受けると同時に屈折作用により収束作用を受ける。ここで、回折パワーは波長に比例して大きくなることから、上述したように、第１光束は近軸回折パワーと近軸屈折パワーとがキャンセルしてそのまま直進するが、より長波長の第２光束では近軸回折パワーの方が近軸屈折パワーより大きいため、第２光束は発散光束となって収差補正素子ＳＡＣから射出される。これによりＨＤとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差が補正されることになる。
また、緩い発散光束で収差補正素子ＳＡＣに入射する第３光束も第１回折面で発散作用を受けるが、第２光束と同様の理由により、第３光束は発散光束となって収差補正素子ＳＡＣから射出される。この際の第３光束の発散度合いは第２光束よりも大きくなる。これは、λ３＞λ２の関係により、第２光束に対する近軸回折パワーよりも第３光束に対する回折パワーの方が大きくなることと、収差補正素子ＳＡＣに対して第３光束が緩い発散光束で入射することに起因するものである。これによりＨＤとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差が補正されることになる。
【００６６】
このように、（１）式を満たすようなアッベ数の差を有するベースレンズＢＬと樹脂層ＵＶを積層し、その境界面に回折構造ＤＯＥ１を形成することで、従来技術では困難であった青紫色レーザ光束（第１光束）と赤外レーザ光束（第３光束）の球面収差補正効果と透過率確保の両立ができる。また、ベースレンズＢＬと樹脂層ＵＶが第１波長λ１において、（２）式を満たすような屈折率の差を持たせることで各輪帯の光軸に沿った段差を小さくすることができ、回折構造ＤＯＥ１の製造が容易となる。また、ベースカーブＢＣが平面とされた回折構造では球面収差の補正と正弦条件の補正との両立が困難であるが、ベースカーブＢＣを非球面、又は球面に構成することで、収差補正素子ＳＡＣの第１光束に対する球面収差の補正と正弦条件の補正との両立が可能となり、第１光束に対する設計性能を向上できる。
【００６７】
尚、本実施の形態の収差補正素子ＳＡＣでは、｜Δνｄ｜＝３４．３、｜Δｎ１｜＝０．０４９６、｜Δｎ２｜／｜Δｎ１｜＝１．４４、｜Δｎ３｜／｜Δｎ１｜＝１．５０、｜Δｎ３｜／｜Δｎ２｜＝１．０５となるような材料をベースレンズＢＬ及び樹脂層ＵＶの材料として選択し、回折構造ＤＯＥ１の段差をｄ＝９．１４μｍに設定しているので、何れの波長の光束に対しても１次回折光が発生する（Ｍ１＝Ｍ２＝Ｍ３＝１）。それぞれの１次回折光の回折効率は、第１光束が９５．３％、第２光束が１００％、第３光束が９４．４％であり、何れの波長の光束に対しても高い回折効率が確保できている。
また、本実施形態においては、収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬとを鏡枠Ｂを介して一体化したが、収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬを一体化する場合には、収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬとの、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていればよく、上述のように鏡枠Ｂを介する方法以外に、収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬのそれぞれのフランジ部同士を嵌合固定する方法であってもよい。
【００６８】
このように収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬとの、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていることで、フォーカシングやトラッキングの際の収差の発生を抑制でき、良好なフォーカシング特性、或いはトラッキング特性を得ることができる。
【００６９】
また、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズＥＸＰ１を１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に駆動させることで、ＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。第１レンズＥＸＰ１の位置調整により補正する球面収差の発生原因は、例えば、青紫色半導体レーザＬＤ１の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物レンズＯＬ系の屈折率変化や屈折率分布、２層ディスク、４層ディスク等の多層ディスクの情報記録層間のフォーカスジャンプ、ＨＤの保護層の製造誤差による厚みバラツキや厚み分布、等である。尚、第１レンズＥＸＰ１の代わりに、第２レンズＥＸＰ２或いは第１コリメートレンズＣＯＬ１を光軸方向に駆動させる構成としても、ＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。
【００７０】
また、以上の説明では、第１レンズＥＸＰ１を光軸方向に駆動させることでＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正する構成としたが、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されたスポットの球面収差、更には、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されたスポットの球面収差を補正する構成としても良い。
また、本実施形態においては、第１の発光点ＥＰ１と第２の発光点ＥＰ２とを一つのチップ上に形成したＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットＬＵを用いることとしたが、これに限らず、更にＨＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光束を射出する発光点も同一のチップ上に形成したＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用の１チップレーザ光源ユニットを用いても良い。或いは、青紫色半導体レーザと赤色半導体レーザと赤外半導体レーザの３つのレーザ光源を１つの筐体内に納めたＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用の１キャンレーザ光源ユニットを用いても良い。
【００７１】
また、本実施形態においては、光源と光検出器ＰＤとを別体に配置する構成としたが、これに限らず、光源と光検出器とを集積化したレーザ光源モジュールを用いても良い。
また、図示は省略するが、上記実施の形態に示した光ピックアップ装置ＰＵ、光ディスクを回転自在に保持する回転駆動装置、これら各種装置の駆動を制御する制御装置を搭載することで、光ディスクに対する光情報の記録及び光ディスクに記録された情報の再生のうち少なくとも一方の実行が可能な光ディスクドライブ装置を得ることができる。
また、本実施形態においては、図示は省略したが、開口数ＮＡ２と開口数ＮＡ３に対応した開口制限を行うための開口制限フィルタを有する。
【００７２】
[第２の実施の形態]
以下、本発明の第２の実施の形態について図面を用いて説明するが、上記第１の実施の形態と同一の構成となる箇所については説明を省略する。
本実施の形態においては、ベースレンズＢＬは樹脂製であって、このベースレンズＢＬの表面に紫外線硬化樹脂である樹脂層ＵＶが積層されている。
本実施の形態は、対物レンズユニットＯＵにおいて、回折構造ＤＯＥ１とは別の位相構造を更に付加する点に特徴を有する。
具体的には、本実施形態における対物レンズユニットＯＵは、図３に概略的に示すように、収差補正素子ＳＡＣと、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計された対物レンズＯＬが、鏡枠Ｂを介して同軸で一体化されて構成されている。
【００７３】
そして、収差補正素子ＳＡＣは、ベースレンズＢＬとこのベースレンズＢＬの表面に樹脂層ＵＶを積層した構成を有しており、ベースレンズＢＬと樹脂層ＵＶの境界面には輪帯状の段差を有する回折構造ＤＯＥ１が形成されると共に、ベースレンズＢＬの光学面のうち、境界面とは反対側の光学面に位相構造としての回折構造ＤＯＥ２が形成されている。
そして、第１回折面でＨＤとＣＤの保護層厚差による球面収差を補正し、ベースレンズＢＬの回折構造ＤＯＥ２が形成された面（以下、「第２回折面」という。）でＨＤとＤＶＤの保護層厚差による球面収差を補正するようになっている。
具体的には、第１回折面は負の近軸回折パワー（光束を発散させる作用）を有しており、この第１回折面を通過する第１、第２及び第３光束は全て回折作用（発散作用）を受けるようになっている（１次回折）。
【００７４】
また、第２回折面は正の近軸回折パワー（光束を収束させる作用）を有しており、この第２回折面を通過する第２光束のみが回折作用を受けるようになっている（１次回折）。
ここで、回折構造ＤＯＥ２における回折光発生の原理について説明する。回折構造ＤＯＥ２は、第１光束と第３光束を回折せず、第２光束を回折させる特性を有する。回折構ＤＯＥ２は、光軸を含む断面形状が階段状のパターンが同心円上に配列された構造であって、所定のレベル面の個数毎（図３では５レベル毎）に、そのレベル面数に対応した段数分（図３では４段）の高さだけ段をシフトさせたものである。ここで、階段構造の１つの段差Δは、Δ＝２・λ１／（ｎ１ＢＬ−１）≒１．２・λ２／（ｎ２ＢＬ−１）≒１・λ３／（ｎ３ＢＬ−１）を満たす高さに設定されている。ここで、ｎ１ＢＬは第１波長λ１におけるベースレンズＢＬの屈折率であり、ｎ２ＢＬは第２波長λ２におけるベースレンズＢＬの屈折率であり、ｎ３ＢＬは第３波長λ３におけるベースレンズＢＬの屈折率である。
【００７５】
この段差Δにより生じる光路差は第１波長λ１の２倍であり、かつ第３波長λ３の１倍であるので、第１光束と第３光束は回折構造ＤＯＥ２により何ら作用を受けずにそのまま透過する。
一方、この段差Δにより生じる光路差は第２波長λ２の１．２倍であるので、段差の前後のレベル面を通過する第２光束の位相は２π／５だけずれることになる。１つの鋸歯は５分割されているため、鋸歯１つ分ではちょうど第２光束の位相のずれは５×２π／５＝２πとなり、１次回折光が発生する。
また、境界面と、境界面とは反対側の樹脂層ＵＶの光学面は正の近軸屈折パワー（光束を収束させる作用）を有している。
【００７６】
平行光束で収差補正素子ＳＡＣに入射する第１光束は、第２回折面をそのまま透過し、第１回折面で発散作用を受けるが、同時に、境界面と、境界面とは反対側の樹脂層ＵＶの光学面の屈折作用により収束作用を受けることで、そのまま光線は曲がらずに直進する。即ち上記（３）、（４）式を満たすようになっている。
また、平行光束で収差補正素子ＳＡＣに入射する第３光束も第２回折面をそのまま透過し、第１回折面で発散作用を受けることで発散光束となって収差補正素子ＳＡＣから射出される。これによりＨＤとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差が補正されるようになっている。
【００７７】
また、平行光束で収差補正素子ＳＡＣに入射する第２光束は、第２回折面で回折作用を受けることで収束作用を受けるが、第１回折面で発散作用を受けることで発散光束として収差補正素子ＳＡＣから射出される。
この際の第２光束の発散度合いは、第３光束の発散度合いよりも小さくなる。これは、第２光束が第２回折面により一旦収束作用を受けることによるものである。これによりＨＤとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差が補正されるようになっている。
【００７８】
以上のように、ベースレンズＢＬの光学面のうち、境界面とは反対側の光学面に位相構造としての回折構造ＤＯＥ２を形成することで、対物レンズユニットＯＵのそれぞれの光束に対する集光特性をより良好なものにすることができる。この位相構造は回折構造であっても良いし、光路差付与構造であっても良い。また、位相構造により補正する収差は、例えば、第１波長λ１の微小変化に伴う色収差であっても良いし、温度変化に伴う対物レンズＯＬの屈折率変化により発生する球面収差であっても良い。
また、回折構造ＤＯＥ２に前記第１光束及び前記第３光束を回折せず、前記第２光束を選択的に回折させる特性を持たせることで、ｔ１とｔ２の差に起因する球面収差、又は第１波長λ１と第２波長λ２の差に起因する球面収差の補正を行い、かつ、境界面に形成した回折構造ＤＯＥ１によりｔ１とｔ３の差に起因する球面収差の補正を行うことで、各波長の光束に対して高い回折効率を確保しつつ、各波長の光束の球面収差を同一の倍率で補正することが可能となる。
【００７９】
尚、本実施の形態の収差補正素子ＳＡＣでは、｜Δνｄ｜＝２６．７、｜Δｎ１｜＝０．０２９７、｜Δｎ２｜／｜Δｎ１｜＝１．５３、｜Δｎ３｜／｜Δｎ１｜＝１．６１、｜Δｎ３｜／｜Δｎ２｜＝１．０５となるような材料をベースレンズＢＬ及び樹脂層ＵＶの材料として選択し、回折構造ＤＯＥ１の段差をｄ＝１５．０６μｍに設定しているので、何れの波長の光束に対しても１次回折光が発生する（Ｍ１＝Ｍ２＝Ｍ３＝１）。それぞれの１次回折光の回折効率は、第１光束が９６．５％、第２光束が９９．３％、第３光束が９７．８％であり、何れの波長の光束に対しても高い回折効率が確保できている。
また、回折構造ＤＯＥ２では、上述したように第２光束のみが選択的に回折されるが、各波長の光束の回折効率は、第１光束（非回折光）が１００．０％、第２光束（１次回折光）が８７．５％、第３光束（非回折光）が１００％であり、何れの波長の光束に対しても高い回折効率が確保できている。
【００８０】
[第３の実施の形態]
以下、本発明の第３の実施の形態について図面を用いて説明するが、上記第２の実施の形態と同一の構成となる箇所については説明を省略する。
本実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、ベースレンズＢＬは樹脂製であって、このベースレンズＢＬの表面に紫外線硬化樹脂である樹脂層ＵＶが積層されている。
【００８１】
本実施の形態は、上記第２の実施の形態と同様に、対物レンズユニットＯＵにおいて、回折構造ＤＯＥ１とは別の位相構造を更に付加する点に特徴を有する。
具体的には、本実施形態における対物レンズユニットＯＵは、図４に概略的に示すように、収差補正素子ＳＡＣと、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計された対物レンズＯＬが、鏡枠Ｂを介して同軸で一体化されて構成されている。
【００８２】
そして、収差補正素子ＳＡＣは、ベースレンズＢＬとこのベースレンズＢＬの表面に樹脂層ＵＶを積層した構成を有しており、ベースレンズＢＬと樹脂層ＵＶの境界面には輪帯状の段差を有する回折構造ＤＯＥ１が形成されると共に、ベースレンズＢＬの光学面のうち、境界面とは反対側の光学面に位相構造としての回折構造ＤＯＥ２が形成されている。
そして、境界面と、境界面とは反対側の樹脂層ＵＶの光学面の屈折発散作用でＨＤとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正し、第２回折面でＢＤとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正するようになっている。
【００８３】
具体的には、第１回折面は正の回折パワー（光束を収束させる作用）を有しており、この第１回折面を通過する第１光束のみが回折作用（収束作用）を受けるようになっている（１次回折）。
また、第２回折面は正の回折パワー（光束を収束させる作用）を有しており、この第２回折面を通過する第２光束のみが回折作用を受けるようになっている（１次回折）。
また、境界面と、境界面とは反対側の樹脂層ＵＶの光学面は負の屈折パワー（光束を発散させる作用）を有している。
【００８４】
平行光束で収差補正素子ＳＡＣに入射する第１光束は、第２回折面をそのまま透過し、第１回折面で収束作用を受けるが、同時に屈折作用により発散作用を受けることで、そのまま光線は曲がらずに直進する。即ち上記（３）、（４）式を満たすようになっている。そして、第１回折面の作用により第１光束の色収差を補正するようになっている。
また、平行光束で収差補正素子ＳＡＣに入射する第３光束は、第２回折面と第１回折面をそのまま透過し、境界面と、境界面とは反対側の樹脂層ＵＶの光学面の屈折作用で発散作用を受け、第３光束は発散光束となって収差補正素子ＳＡＣから射出される。これによりＨＤとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差が補正されることになる。
【００８５】
また、平行光束で収差補正素子ＳＡＣに入射する第２光束は、第２回折面で回折作用を受けることで収束作用を受けるが、境界面と、境界面とは反対側の樹脂層ＵＶの光学面の屈折作用で発散作用を受けることで発散光束となって収差補正素子ＳＡＣから射出される。
この際の第２光束の発散度合いは、第３光束の発散度合いよりも小さくなる。これは、第２光束が第２回折面により一旦収束作用を受けることによるものである。これによりＨＤとＤＶＤの保護層厚さの違いによる球面収差が補正されるようになっている。
本実施形態における回折構造ＤＯＥ２の回折光発生の原理については、第２の実施の形態における回折構造ＤＯＥ２の原理と同じであるのでここでは詳細な説明は割愛する。
【００８６】
尚、本実施の形態の収差補正素子ＳＡＣでは、｜Δνｄ｜＝３３．７、｜Δｎ１｜＝０．０４５８、｜Δｎ２｜／｜Δｎ１｜＝０．２７１、｜Δｎ３｜／｜Δｎ１｜＝０．１６７、｜Δｎ３｜／｜Δｎ２｜＝０．６１７となるような材料をベースレンズＢＬ及び樹脂層ＵＶの材料として選択し、回折構造ＤＯＥ１の段差をｄ＝８．８４μｍに設定しているので、第１光束では１次回折光が発生し、第２光束と第３光束は回折作用を受けずにそのまま透過する。（Ｍ１＝１、Ｍ２＝Ｍ３＝０）。各波長の光束の回折効率は、第１光束（１次回折）が１００％、第２光束（非回折光）が９１．２％、第３光束（非回折光）が９７．６％であり、何れの波長の光束に対しても高い回折効率が確保できている。
また、回折構造ＤＯＥ２では、上述したように第２光束のみが選択的に回折されるが、各波長の光束の回折効率は、第１光束（非回折光）が１００．０％、第２光束（１次回折光）が８７．５％、第３光束（非回折光）が１００％であり、何れの波長の光束に対しても高い回折効率が確保できている。
【００８７】
また、本実施形態においては、ベースレンズＢＬの光学面のうち、境界面とは反対側の光学面、つまりｄ線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に位相構造としての回折構造ＤＯＥ２が形成されているので、第１光束、第２光束、第３光束のぞれぞれの波長λ１，λ２，λ３，に対する回折効率を高めることができる。ここで、本実施形態では回折構造ＤＯＥ２が波長選択型回折構造である場合を例示して説明したが、図５に示すようにブレーズ型回折構造であっても構わない。
例えば、回折構造ＤＯＥ２が波長選択型回折構造であると、所定の波長の光束のみに位相差を与えることができ、ＤＶＤの光にのみ回折作用を付与することができ、残留してしまうＤＶＤの球面収差が補正できる。
一方、回折構造ＤＯＥ２がブレーズ型回折構造であると色収差補正が効果的である。
【００８８】
また、本実施形態においては、回折構造ＤＯＥ１がベースレンズＢＬと樹脂層ＵＶの境界面に形成されるとともに、回折構造ＤＯＥ２がｄ線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に形成される場合を例示して説明したが、図８に示すように、ディスク側に配置された対物レンズＯＬが、ｄ線のアッベ数νdが４０≦νｄ≦７０を満たしていて、前記対物レンズＯＬの表面に回折構造ＤＯＥ３が形成されていてもよい。
このように、ディスク側に配置された対物レンズＯＬにおけるｄ線のアッベ数νｄが上記の式を満たし、前記対物レンズＯＬの表面には回折構造が形成されているので、第１光束、第２光束、第３光束のぞれぞれの波長λ１，λ２，λ３に対する回折効率を高めることができる。
【００８９】
また、このように回折構造ＤＯＥ１，ＤＯＥ２，ＤＯＥ３を設けた場合、ＤＶＤの保護層ＰＬ２の厚さｔ２を、０．９×ｔ１≦ｔ２≦１．１×ｔ１を満たすように設定してれば、ＨＤ  ＤＶＤとＤＶＤとの組み合わせのように波長のみが異なることで生じる球面収差を補正するだけなので、回折ピッチを大きくすることができ、加工性を高めることができる。
【実施例】
【００９０】
次に、図２に示した収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬとから構成される対物レンズユニットＯＵの具体的な数値実施例（実施例１）を例示する。収差補正素子ＳＡＣは、紫外線硬化樹脂からなる樹脂層とガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＢＡＣＤ５）からなるベースレンズとを積層した構成を有し、ベースレンズと樹脂層の境界面には回折構造ＤＯＥ１が形成されている。また、対物レンズＯＬは、第１波長λ1とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＢＡＣＤ５）であるが、プラスチックレンズとしても良い。
本実施例のレンズデータを表１に示す。本数値実施例では、回折構造ＤＯＥ１により入射光束に付加される光路差を光路差関数で表している。
【表１−１】
2006012393.tif 000003
【表１−２】
2006012393.tif 000004
【００９１】
本実施例を含め、以降の実施例２及び３において、光密度光ディスクＨＤの開口数ＮＡ１は０．８５、ＤＶＤの開口数ＮＡ２は０．６５、ＣＤの開口数ＮＡ３は０．５０である。また、表１、後述する表２及び表３において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ｎ４０５、ｎ６５５、ｎ７８５は、それぞれ、第１波長λ１（＝４０５ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５５ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数、ＭＨＤ、ＭＤＶＤ、ＭＣＤは、それぞれ、ＨＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。また、１０のべき乗数（例えば２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば ２．５Ｅ―３）を用いて表すものとする。
【００９２】
ベースレンズと樹脂層の境界面（第２面）、樹脂層の光ディスク側の光学面（第３面）、対物レンズＯＬの光源側の光学面（第４面）、光ディスク側の光学面（第５面）はそれぞれ非球面形状であり、この非球面は、次の非球面形状式に表中の係数を代入した数式で表される。
[非球面表現式]
ｚ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（Κ＋１）（ｙ／Ｒ）２｝］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２＋Ａ１４ｙ１４＋Ａ１６ｙ１６＋Ａ１８ｙ１８＋Ａ２０ｙ２０但し、ｚ：非球面形状（非球面の面頂点に接する平面から光軸に沿った方向の距離）ｙ：光軸からの距離Ｒ：曲率半径Κ：コーニック係数Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６，Ａ１８，Ａ２０：非球面係数
【００９３】
また、回折構造ＤＯＥ１は、回折構造ＤＯＥ１により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、次の光路差関数を表す式に表中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。
[光路差関数]
φ＝Ｍ×λ／λＢ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６＋Ｂ８ｙ８＋Ｂ１０ｙ１０）但し、φ：光路差関数λ：回折構造に入射する光束の波長λＢ：製造波長Ｍ：光ディスクに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数ｙ：光軸からの距離Ｂ２，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１０：回折面係数
【００９４】
次に、図３に示した収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬとから構成される対物レンズユニットＯＵの具体的な数値実施例（実施例２）を例示する。収差補正素子ＳＡＣは、紫外線硬化樹脂からなる樹脂層と樹脂製のベースレンズとを積層した構成を有し、ベースレンズと樹脂層の境界面には回折構造ＤＯＥ１が形成され、ベースレンズの光源側の光学面には位相構造としての回折構造ＤＯＥ２が形成されている。また、対物レンズＯＬは、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＢＡＣＤ５）であるが、プラスチックレンズとしても良い。
本実施例のレンズデータを表２に示す。本数値実施例では、回折構造ＤＯＥ１及びＤＯＥ２により入射光束に付加される光路差を光路差関数で表している。
【表２−１】
2006012393.tif 000005
【表２−２】
2006012393.tif 000006
【００９５】
ベースレンズと樹脂層の境界面（第２面）、樹脂層の光ディスク側の光学面（第３面）、対物レンズＯＬの光源側の光学面（第４面）、光ディスク側の光学面（第５面）はそれぞれ非球面形状であり、この非球面は、上記非球面形状式に表中の係数を代入した数式で表される。
【００９６】
また、回折構造ＤＯＥ１及びＤＯＥ２は、各回折構造により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記光路差関数を表す式に表２中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。
【００９７】
次に、図４に示した収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬとから構成される対物レンズユニットＯＵの具体的な数値実施例（実施例３）を例示する。収差補正素子ＳＡＣは、紫外線硬化樹脂からなる樹脂層と樹脂製のベースレンズとを積層した構成を有し、ベースレンズと樹脂層の境界面には回折構造ＤＯＥ１が形成され、ベースレンズの光源側の光学面には位相構造としての回折構造ＤＯＥ２が形成されている。また、対物レンズＯＬは、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＢＡＣＤ５）であるが、プラスチックレンズとしても良い。
本実施例のレンズデータを表３に示す。本数値実施例では、回折構造ＤＯＥにより入射光束に付加される光路差を光路差関数で表している。
【表３−１】
2006012393.tif 000007
【表３−２】
2006012393.tif 000008
【００９８】
ベースレンズと樹脂層の境界面（第２面）、樹脂層の光ディスク側の光学面（第３面）、対物レンズＯＬの光源側の光学面（第４面）、光ディスク側の光学面（第５面）はそれぞれ非球面形状であり、この非球面は、上記非球面形状式に表３中の係数を代入した数式で表される。
【００９９】
また、回折構造ＤＯＥ１及びＤＯＥ２は、各回折構造により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、上記光路差関数を表す式に表中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。
【０１００】
次に、実施例４として、図５に示すｄ線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面にも回折構造を設けた場合のレンズデータを表４に示す。
【表４】
2006012393.tif 000009
【０１０１】
表４に示すように、本実施例では、波長λ１４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝２．６０ｍｍ、倍率ｍ１＝０に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ２＝２．５５ｍｍ、倍率ｍ２＝０に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ３＝２．５４ｍｍ、倍率ｍ３＝０に設定されている。
また、ベースレンズＢＬのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５４３５、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝５６．７、樹脂層ＵＶのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５６００、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝２３．０、対物レンズＯＬのレンズ材料のｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５８９１、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝６１．３に設定されている。
【０１０２】
対物レンズＯＬの光源側の光学面（第５面）と、光ディスク側の光学面（第６面）は非球面形状であり、この非球面は、次の非球面形状式に表４中の係数を代入した数式で表される。
[非球面表現式]
ｚ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（Κ＋１）（ｙ／Ｒ）２｝］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２＋Ａ１４ｙ１４
【０１０３】
また、ベースレンズＢＬと樹脂層ＵＶの境界面（第３面）に形成された回折構造ＤＯＥ１、ベースレンズＢＬと空気との境界面（第２面）に形成された回折構造ＤＯＥ２のそれぞれは、回折構造ＤＯＥ，ＤＯＥ２により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、次の光路差関数を表す式に表４中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。
[光路差関数]
回折構造ＤＯＥ
φ＝λ×Ｍ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６＋Ｂ８ｙ８＋Ｂ１０ｙ１０）
回折構造ＤＯＥ２
φ＝λ×Ｍ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６）
なお、ここでＭは回折次数であるために、第３面における回折構造ＤＯＥの場合にはＨＤ  ＤＶＤでは１、ＤＶＤでは１、ＣＤでは１が代入され、第２面における回折構造ＤＯＥ２の場合にはＨＤ  ＤＶＤでは２、ＤＶＤでは１、ＣＤでは１が代入される。
【０１０４】
次に、実施例５として、図６に示す対物レンズ（対物光学素子）の表面にも回折構造を設けた場合のレンズデータを表５に示す。
【表５】
2006012393.tif 000010
【０１０５】
表５に示すように、本実施例では、波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝２．６０ｍｍ、倍率ｍ１＝０に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ２＝２．５９ｍｍ、倍率ｍ２＝０に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ３＝２．５８ｍｍ、倍率ｍ３＝０に設定されている。
また、ベースレンズＢＬのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５４３５、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝５６．７、樹脂層ＵＶのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５６００、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝２３．０、対物レンズＯＬのレンズ材料のｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５８９１、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝６１．３に設定されている。
【０１０６】
対物レンズＯＬの光源側の光学面（第５面）と、光ディスク側の光学面（第６面）は非球面形状であり、この非球面は、次の非球面形状式に表５中の係数を代入した数式で表される。
[非球面表現式]
ｚ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（Κ＋１）（ｙ／Ｒ）２｝］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２＋Ａ１４ｙ１４
【０１０７】
また、ベースレンズＢＬと樹脂層ＵＶの境界面（第３面）に形成された回折構造ＤＯＥ１、対物レンズＯＬの表面（第５面）に形成された回折構造ＤＯＥ３のそれぞれは、回折構造ＤＯＥ，ＤＯＥ３により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、次の光路差関数を表す式に表５中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。
[光路差関数]
回折構造ＤＯＥ
φ＝λ×Ｍ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６＋Ｂ８ｙ８＋Ｂ１０ｙ１０）
回折構造ＤＯＥ３
φ＝λ×Ｍ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６）
なお、ここでＭは回折次数であるために、第３面における回折構造ＤＯＥの場合にはＨＤ  ＤＶＤでは１、ＤＶＤでは１、ＣＤでは１が代入され、第５面における回折構造ＤＯＥ３の場合にはＨＤ  ＤＶＤでは２、ＤＶＤでは１、ＣＤでは１が代入される。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図２】対物レンズユニットの構成の一例を示す側面図である。
【図３】対物レンズユニットの構成の一例を示す側面図である。
【図４】対物レンズユニットの構成の一例を示す側面図である。
【図５】対物レンズユニットの構成の一例を示す側面図である。
【図６】対物レンズユニットの構成の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
ＤＯＥ  回折構造
ＯＬ    対物レンズ
ＯＵ    対物レンズユニット
ＰＵ    光ピックアップ装置
ＳＡＣ  収差補正素子
【図１】
2006012393.tif 000011
【図２】
2006012393.tif 000012
【図３】
2006012393.tif 000013
【図４】
2006012393.tif 000014
【図５】
2006012393.tif 000015
【図６】
2006012393.tif 000016